Java 实现6种负载均衡算法

1、完全随机算法

缺点:所有服务器的访问概率都是相同的。

package com.example.demo.core.random;

import java.util.Arrays;

import java.util.List;

import java.util.Random;

/**

* 负载均衡算法

* 完全随机算法

*/

public class RandomServer {

public static List list = Arrays.asList("10.180.11.126:8888","10.180.11.128:8888","10.180.11.130:8888");

static Random random = new Random();

public static String getServer() {

int number = random.nextInt(list.size());

return list.get(number);

}

public static void main(String[] args) {

for(int i = 0; i < 15; i++) {

System.out.println(getServer());

}

}

}

2、加权随机算法

场景:有的服务器性能高,可以让随机到此服务器的可能性增大

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缺点:权重低的服务器可能很长一段时间都访问不到3

package com.example.demo.core.random;

import java.util.*;

/**

* 负载均衡算法

*

* 如果某一台服务器性能比较高,设置访问的权重高一点

*

* 加权随机算法

*/

public class WeightRandomServer {

public static Map map = new HashMap<>();

static {

map.put("10.180.11.126:8888",2);

map.put("10.180.11.128:8888",7);

map.put("10.180.11.130:8888",1);

}

static Random random = new Random();

/**

* 当权重设置过大时,list容易被撑爆

* @return

*/

public static String getServer() {

List list = new ArrayList<>();

for(Map.Entry entry: map.entrySet()) {

//根据权重,决定向list中添加几次

for(int i = 0; i < entry.getValue(); i++) {

list.add(entry.getKey());

}

}

//list的大小

int weight = map.values().stream().mapToInt(p -> p).sum();

int number = random.nextInt(weight);

return list.get(number);

}

/**

* 优化后

* @return

*/

public static String getServer1() {

//计算总权值

int weight = map.values().stream().mapToInt(p -> p).sum();

//随机一个随机数

int index = random.nextInt(weight);

//遍历  服务  map

for(Map.Entry entry : map.entrySet()) {

//如果权重大于  索引

if(entry.getValue() >= index) {

// 返回这个服务

return entry.getKey();

}

//否则,索引 = 当前索引 - 当前服务的权重

index = index - entry.getValue();

}

return "";

}

public static void main(String[] args) {

for(int i = 0; i < 15; i++) {

//System.out.println(getServer());

System.out.println(getServer1());

}

}

}

3、完全轮询算法

缺点:从头到尾轮询一遍,不能根据服务器性能设置权重

package com.example.demo.core.poll;

import java.util.Arrays;

import java.util.List;

/**

* 完全轮询算法

*/

public class PollServer {

public static List list = Arrays.asList("10.180.11.126:8888","10.180.11.128:8888","10.180.11.130:8888");

static int index;

public static String getServer() {

if(index == list.size()) {

index = 0;

}

return list.get(index++);

}

public static void main(String[] args) {

for(int i = 0; i < 15; i++) {

System.out.println(getServer());

}

}

}

4、加权轮询算法

有点:可以根据服务器性能设置访问权重

缺点:可能某个服务器权重大,长时间执行,遇到耗时大的请求,压力会很大

package com.example.demo.core.poll;

import java.util.HashMap;

import java.util.Map;

/**

* 加权轮询算法

* 实际中可能遇到某个服务器压力较大,长时间执行。

*/

public class WeightPollServer {

public static Map map = new HashMap<>();

static {

map.put("10.180.11.126:8888",2);

map.put("10.180.11.128:8888",7);

map.put("10.180.11.130:8888",5);

}

static int index;

public static String getServer() {

int weight = map.values().stream().mapToInt( p -> p).sum();

int number = (index++) % weight;

for(Map.Entry entry : map.entrySet()) {

if(entry.getValue() >= number) {

return entry.getKey();

}

number = number - entry.getValue();

}

return "";

}

public static void main(String[] args) {

for(int i = 0; i < 15; i++) {

System.out.println(getServer());

}

}

}

5、平滑加权轮询算法

优点:根据权重分配服务,同时又保证权重低的服务可以被访问到

缺点:集群环境下,同一个用户访问无法分流到固定一台机器

package com.example.demo.core.smooth;

/**

* 平滑加权

*/

public class SmoothWeight {

private int weight;

private int currentWeight;

private String address;

public int getWeight() {

return weight;

}

public void setWeight(int weight) {

this.weight = weight;

}

public int getCurrentWeight() {

return currentWeight;

}

public void setCurrentWeight(int currentWeight) {

this.currentWeight = currentWeight;

}

public String getAddress() {

return address;

}

public void setAddress(String address) {

this.address = address;

}

public SmoothWeight(int weight, int currentWeight, String address) {

this.weight = weight;

this.currentWeight = currentWeight;

this.address = address;

}

}

package com.example.demo.core.smooth;

import java.util.HashMap;

import java.util.Map;

/**

* 平滑加权轮询算法

*/

public class SmoothWeightPollServer {

public static Map map = new HashMap<>();

static {

map.put("10.180.11.126:8888",new SmoothWeight(5,5,"10.180.11.126:8888"));

map.put("10.180.11.128:8888",new SmoothWeight(2,2,"10.180.11.128:8888"));

map.put("10.180.11.130:8888",new SmoothWeight(4,4,"10.180.11.130:8888"));

}

public static String getServer() {

SmoothWeight maxSmoothWeight = null;

int weight = map.values().stream().mapToInt(SmoothWeight :: getWeight).sum();

for(Map.Entry entry : map.entrySet()) {

SmoothWeight currentSmoothWeight = entry.getValue();

if(maxSmoothWeight == null || currentSmoothWeight.getCurrentWeight() > maxSmoothWeight.getCurrentWeight()) {

maxSmoothWeight = currentSmoothWeight;

}

}

assert maxSmoothWeight != null;

maxSmoothWeight.setCurrentWeight(maxSmoothWeight.getCurrentWeight() - weight);

for(Map.Entry entry : map.entrySet()) {

SmoothWeight currentSmoothWeight = entry.getValue();

currentSmoothWeight.setCurrentWeight(currentSmoothWeight.getCurrentWeight() + currentSmoothWeight.getWeight());

}

return maxSmoothWeight.getAddress();

}

public static void main(String[] args) {

for(int i = 0; i < 15; i++) {

System.out.println(getServer());

}

}

}

6、哈希负载算法

package com.example.demo.core.hash;

import java.util.Arrays;

import java.util.List;

import java.util.SortedMap;

import java.util.TreeMap;

/**

* hash负载算法

* 在一个集群环境下,让同一个用户的访问,分流到固定的一台机器上

*/

public class HashServer {

public static List list = Arrays.asList("10.180.11.126:8888","10.180.11.128:8888","10.180.11.130:8888");

public static String getServer(String client){

int nodeCount = 40;

TreeMap treeMap = new TreeMap<>();

for(String s : list) {

for(int i = 0; i < nodeCount; i++) {

treeMap.put((s + "address:" + i).hashCode(), s);

}

}

SortedMap sortedMap = treeMap.tailMap(client.hashCode());

Integer firstHash = (sortedMap.size() > 0) ? sortedMap.firstKey() : treeMap.firstKey();

return treeMap.get(firstHash);

}

public static void main(String[] args) {

for(int i = 0; i < 100; i++) {

System.out.println(getServer("用户:" + i + "访问"));

}

}

}

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